Messverstärker pt100/kty81

[timmy83]

Hallo!

Ich möchte eine Temperaturmessung mit einem Atmega8 mit einer Genauigkeit von 0,1°C aufbauen.
Der Messbereich soll 5°-40°C betragen. Im Netz bin ich auf folgende Schaltung gestoßen:

http://wa7387.hb17.de/messverstaerker1.JPG

Ist diese Schaltung für meinen Zweck zu empfehlen, oder gibt es andere Möglichkeiten.
Kann ich so, mit entsprechender Umrechnung der Widerstände und einer Linearisierung der Kennlinie einen Kty81 auswerten (günstiger)?
Gibt es eine Möglichkeit, auf die Symmetrische Spannungsversorgung des OP´s zu verzichten?

MfG

Timmy

[BASTIUniversal]

Hi!
Wenn du mit einem Mega8 arbeitest, würde ich den KTY81 einfach nur mit einem zweiten Widerstand als Spannungsteiler schalten oder über eine Konstantstromquelle betreiben und den Spannungsabfall über dem KTY messen.
Wenn du eine Konstantstromquelle verwendest, kannst du mit der gemessenen Spannung und dem vorher eingestellten (bekannten) Strom den Widerstand berechnen.
In den Datenblättern die man z.B. bei Reichelt einsehen kann sind Tabellen abgebildet mit denen du den Widerstand abhängig von der Temperatur ablesen kannst. Mit Excel kannst du dir ne passende Gleichung zur Umrechnung erstellen lassen.

Was deine Genauigkeit von 0,1% angeht: Mit den Sensoren der KTY-Serie kannst du das vergessen. Der KTY81-210 z.B. hat bei 25°C schon eine Toleranz von +-1%.

MfG
Basti

[Besserwessi]

Um auf 0,1 Grad genauigkeit zu kommen reicht das bei weitem nicht aus. Selbst die meisten PT100 fühler haben unsicherheiten im Bereich 0,5-1 Grad. Eine Auflösung von 0,1 Grad könnte man allerdings schon erreichen.

Für die KTY81 Sensoren nimmt man am einfachsten einen Serien Wiederstand von etwa 2,5-3 KOhm gegen 5V, der optimale Wert steht irgendwo im Datenblatt. Dadurch kriegt man für die Spannung eine fast lineare Kennlinie. Als Ref. Spannung nimmt man dann etwa die hälfe der 5 V. Man wird so unabhängig von einer Stromquelle und der Referenzspannung. Allerdings wird das noch nicht ganz für 0,1 K Auflösung reichen. Für mehr Auflösung wäre dann die Schaltung von oben, aber wieder mit etwa 3 K Widerstand in Reihe zum KTY sinnvoll.

Die Schaltung oben könnte schon fast mit einfacher Spannungversorgung auskommen, zumindestens mit einen KTY81 oder mehr Strom durch den PT100. Um sicher zu gehen sollte man das aber simulieren, z.B. mit LTSpice / switchercad.

Edit:
Man kann auch gut einen Einfacheren Verstärker mit nur einen OP nutzen, da hat man dann auch weniger Probleme mit dem Gleichtaktbereich. Mit einem Rail-Rail OP kommt man dann auch nur mit den 5 V aus.

[timmy83]

Hallo!

Danke schonmal für die Antworten!
War etwas falsch formuliert. Ich benötige eine Auflösung von 0,1°, möchte eine Regelung aufbauen. Eine gewisse Abweichung von der realen Temperatur ist kein Problem. An eine einfache Verstärkung mit nur einem OP hatte ich auch erst gedacht. Habe aber gelesen, dass so die Messbrücke durch den niederohmigeren Eingang beeinflusst wird, was bei der Schaltung oben nicht der Fall ist.

Um auf die sym. Spannung zurück zu kommen: Seh ich das richtig, dass ich diese nur dann benötige, wenn ich einen negativen Ausgang des OP benötige? In meinem Fall kommt es ja nie zu diesem Fall. Die beiden ersten OP´s haben am Eingang immer pos. Spannung und der Dritte ebenfalls, da die Messbrücke bei 0°C abgeglichen wird und ich nur positive Temperaturen messen will.

[Besserwessi]

Bei der Schaltung oben kann ich nicht sofort erkennen ob der obere OP nich vielleicht doch einen Negative Spannung rausgeben muß, selbst wenn am Ende was positives rauskommen soll. Kann sein das es klapt, wird aber knapp, sow eit ich das sehe. Das mit der Belastung der Brücke stimmt im Prinzip, aber das ist nur der eine Zweig, und da kann man ja die beiden Referenzwiderstände hinlegen. Damit stört die Belastung kaum, denn einen Poti zum abgleich wird man hier auch eher nicht brauchen. Das wäre etwas anderes wenn beide hälfen sensoren enthalten würden, z,B, bei DMS Brücken.

Die Brücke und die Referenzspannung sollten wenn möglich aus der selben Quelle (z.B. 5V) gespeißt werden. Mit dem 3 K Serienwiderstand beim KTY81 muß man eventuell weniger als 5 V als Spannung für die Brücke wählen damit es nicht zu viel Eigenerwärmung gibt.

[timmy83]

Kann mir denn jemand eine Schaltung empfehlen, mit der man eine Temperatur mit einer Auflösung von 0,1°C realisieren kann?
Hab im sowas im Forum bisher nicht finden können.

[pongi]

Es gibt einen IC, wo man nur den Pt100 anschliessen muss, Verstärkung, Linearisierung und alles drumherum wird vom IC erledigt. Habs einmal im C-Katalog gesehen, auf der HP finde ich es nimmer. Hat so um die 2€ gekostet.

[PICture]

Hallo!

@ timmy83

Die negative Versorgungspannung für die OPVs wird, so wie Du richtig erkennen hast, nur dann benötigt, wenn keiner OPV auf dem Ausgang negative Spannung ausgeben muß.

Der LM324 kommt am Asgang auf ca. Vcc-1,5V und wenn nicht fast volle Vcc benötigt wird, braucht man kein rail2rail OPV.

Ich finde die Auflösung von 0,1°C ziemlich hoch und mann muss sich gut überlegen ob das wirklich nötig ist. Aus bisherigen Beiträgen lässt sich es nicht erraten, da man nicht weiß, was geregelt wird.

MfG

[Besserwessi]

Für eine Regelung machen 0,1 K Auflösung durchaus Sinn, denn bei PID Reglern muß man ja noch differenzieren, und da ist es dann wirklich schlecht wenn man durch die Auflösung des AD Wandlers begrenzt wird.

Eine Mögliche Schaltung wäre die von oben. Wenn es etwas einfacher werden soll, dann halt nur ein OP. Der Brückenzweig mit dem Sensor kommt an den + Eingang der, der - Eingang kriegt einen 2 ten Brückenzweig und einen Widerstand als Rückkopplung. Wenn man nicht so viel vorher rechenen will halt ein Poti mit rein.

[PICture]

Hallo!

Wenn nur ein OPV angewendet wird, würde ich R7 und R9 behalten und zum Testen als R8 und R10 zwei Potis nehmen.

MfG

[Crazy Harry]

versuch doch mal das:

https://www.roboternetz.de/phpBB2/files/op.jpg

R1 4K7
R2 4K7
R3 KTY81-110
R4 560 Ohm
R5 10K
R6 10K
R7 47K
R8 47K
R9 1K
OP TS912

die schaltung ist so für temperaturen von -20 bis 150°C im einsatz. du kannst sie ja an deine erfordernisse anpassen.

[EDIT] für deinen temperaturbereich:
R1 4K7
R2 4K7
R3 KTY81-110
R4 820 Ohm
R5 10K
R6 10K
R7 165K
R8 165K
R9 1K

ich würde zwischen R2 und R4 noch einen trimmer (~100-200 ohm) einbauen um das ganze ein einstellbar zu machen.

[timmy83]

Hallo!

Danke, für die Hilfe. Ich denke, so komm ich schon ein ganzes Stück weiter.
Die Schaltung von Harry werd ich so mal testen. Werde dann mal berichten.

MfG

Timo

[Besserwessi]

Auf die Widerstände R5,R6,R7 kann man verzichten, wenn man die anderen Widerstände im Wert anpast.